酸值定量分析法在润滑油性能判断中的应用

梁劲翌

(中国石油化工股份有限公司武汉分公司,湖北 武汉 430082)



酸值定量分析法在润滑油性能判断中的应用

梁劲翌

(中国石油化工股份有限公司武汉分公司,湖北 武汉 430082)

酸值作为润滑油监测常规五项分析项目之一，对润滑油性能及换油判断无疑具有重要意义。但在实际中采用酸值作为依据时，因酸值的不确定导致无法按照换油指标进行操作。针对该情况，通过对润滑油酸值初始值确定的试验以及对酸值异常值趋势分析的试验，得出了在日常润滑油监测中的酸值进行定量分析的方法，为润滑油性能判断提供数据支持，用定量代替了定性，使酸值的监测发挥了应有的作用。该方法表明对于有酸值换油指标的，不同批号润滑油补换油时，酸值变化的时段是计算酸值初始值的关键；对于没有换油指标的润滑油可以通过格拉布斯法对酸值异常值进行分析。由于该方法的应用使因润滑油酸值异常引起的换油次数大幅减少，在实际应用中取得了良好的效果。

酸值 定量计算 趋势分析 润滑油

酸值作为润滑油性能指标之一，主要监测油品中的酸性物质，酸性物质越多，酸值越高，表明润滑油被氧化程度越大。另外酸值作为一种监测机组运行状态的手段，其值的异常变化也可以监测是否有泄漏，运行介质进入油系统会导致酸值异常升高或者异常降低。

一般而言，随着润滑油的使用，酸值呈上升趋势。迄今为止对在用的润滑油换油而言，有的规定了换油指标，有的则没有。在查对润滑油换油指标时发现，不同牌号润滑油的换油指标中，酸值这项指标有不同规定：有的是当到达某一值时要求换油，这在实际中是容易操作的。有的则是规定酸值增加值作为换油指标。既然涉及到增加值，势必与初始值有关，由于油系统中酸值的不确定性导致实施起来有一定困难。

对于没有规定换油指标的润滑油，酸值的变化趋势仍可以反映端倪，异常的升高或降低都显示润滑油可能存在的问题。只是如何判断是否为异常值，需要有据可循。就这两个问题，结合实际操作经验进行了一些有益的尝试，取得了明显效果，由于换油得当，设备润滑油使用周期更为合理，因润滑油质量理化指标检测方法不全面而导致全部换油的情况逐年下降。

1 日常酸值监测现状分析

对于润滑油监测常规五项中酸值来说，有换油指标的润滑油对酸值的要求不一样，如SH/T 0137-1992《抗氨汽轮机油换油指标》规定当酸值大于0.2 mgKOH/g时换油。而SH/T 0636-2003《L-TSA汽轮机油换油指标》则规定酸值增加值大于0.1 mgKOH/g时换油。

确定指标的本意其实是把握好润滑油的使用周期，在保证机组长周期运行的同时，不会浪费润滑油使用量。通常润滑油性能正常时，为保证系统润滑油用量的恒定，采用补油，更换部分润滑油的方法，弥补因蒸发、泄漏、使用而消耗的润滑油。对于整个油系统，加入新油后，混合的酸值是两者的加权平均值，一般都要低于未加之前酸值，相当于将原来油中的酸性物质进行了稀释。但酸性物质被稀释并不代表已变质的润滑油性能得到恢复。

当需要用增加值作为判断标准时，因为补、换油使油箱中润滑油的酸值不确定，给初始值的确定带来难度。增加值的定义为当前测出值与系统开始运行时的测出值的差值。若用同种润滑油进行补、换油则初始值仍然是起初的新油值，但是也可能装置更换另一批号的同种润滑油，则初始值就不一样，便需要重新确定。

另外对于没有规定酸值换油指标的润滑油，酸值所能提供的依据也只能是定性而非定量，因此判断往往依据经验而非数据支持，常常导致过度换油，使酸值的监测失去了应有的作用。

2 方法及讨论

2.1 对于规定了酸值换油指标的初始值的确定

2.1.1 思路分析

对于规定了酸值换油指标的，当要求酸值大于某特定值时换油，在实际中是容易操作的。但对于以酸值增加值为依据的，则存初始值确定的情况。特别是机组运行期间，以不同于起初使用的、另一批号同种润滑油作为补油时，油系统中混合酸值则需要重新计算。下面以汽轮机油为例进行说明。

2.1.2 事例描述

2013年12月空分装置送检机组K203在用润滑油L-TSA46，测出酸值高达0.16 mgKOH/g，又因发现颜色略变深需要判断是否换油。同时也送检桶装新油。

2.1.3 分析

送检的在用润滑油及新油常规理化指标检测结果见表1。

表1 在用润滑油和新油检测数据

从表1可以看出：

①、在用油运动黏度、开口闪点均正常，表明系统没有泄露情况；

②、在用油酸值较新油酸值的增加值为0.11 mgKOH/g，大于换油指标中酸值要求的0.1 mgKOH/g。

2.1.4 计算及结论

K203在用润滑油的新油按照规定每季度送检一次，据查该机组从2013年4月份开始用另一批号的同牌号润滑油，即此次送检的新油进行补油。通过查找数据，发现装置在4月份前新润滑油的酸值为0.1 mgKOH/g，当时更换比例为50%。

根据酸值可加性，混合酸值为x=0.1×50%+0.05×50%=0.075。

那么，在计算酸值增加值时，初始值应为计算所得0.075，而非新油酸值0.05，因此，油系统中酸值增加值为：

0.16-0.075=0.085<0.1，未达到换油指标限，不必换油。

装置根据此结论继续使用，机组运行正常，油系统各项监测参数正常，延长了使用周期。

2.2 对于没有换油指标的酸值异常判断

2.2.1 思路分析

润滑油使用中，酸值通常比较平稳，当出现明显偏低或偏高的数据时，通过趋势图可以看出，需要判断是否为异常数据。

要判断是否异常通常有两个先决条件，一是标准参考数据段；二是可疑值在内的异常数据剔除的合理方法。标准参考数据段是指机组润滑油性能稳定，酸值在一个连续正常范围内波动时的所有数据。所谓“正常范围内的波动”是指机组运行正常，润滑油性能正常时所表现出的检测数据的合理波动。而可疑值则是指针对这段时间酸值平稳波动而出现的异常偏高或偏低的数据，在数据排序中这个数据可能最大，也可能最小。

利用数理统计法中的格拉布斯准来判断，当出现数值偏离平均值较远时，在所选标准参考数据区间内，先定这个数值为“可疑值”，然后在置信度为95%下通过计算来判断是否为异常值。步骤为：

①计算包括可疑值在内的标准参考数据段平均值X和标准差Sd。

②计算残差Xi最小=平均值-最小值，Xi最大=最大值-平均值

当Xi最小>Xi最大，则最小值为可疑值，反之亦然。

③计算统计量，即残差与标准差的比值Gi =Xi/sd

④通过查格拉布斯临界值表，查找G(0.95,n)

⑤Gi> G，判断为异常数据。

2.2.2 事例描述及用格拉布斯法判断异常值

聚二装置P301使用的是自动传动液ATF220， 2014年6月检测出酸值0.21 mgKOH/g，较上月明显降低，由于ATF220没有换油指标可以参考，利用格拉布斯法判断是否为异常数据。

2.2.3 分 析

这台机泵的润滑油属于每月定期检测，据查机组在2013年8月时停机检修，机组润滑油全部更换，因此选择数据区间从2013年9月开始。在用润滑油从2013年9月到2014年6月的常规理化监测数据见表2。

表2 P301在用润滑油常规理化指标分析

从表2可以看出：

①在所选数据区间酸值波动幅度较小，6月份数据明显降低；

②经查发现6月份出现润滑油含水现象，不知是否因为水分导致润滑油酸值偏低。

2.2.4 计算及结论

利用格拉布斯法判断6月份酸值是否为异常数据。

置信度α=0.95，n=10，按照前述步骤，计算统计量Gi=2.359 1，通过格拉布斯临界值表查得G(0.95,10)=2.176，计算得到结果为Gi> G，判断6月份酸值测出值0.21为异常数据。

通过另外的实验得出长城ATFⅢH油不能与水相混，一旦有水存在，高速旋转更易使油水混合，乳化严重，且油中某些添加物被水析出，可能降低油性能。但水分不是使油样酸值降低的原因。建议装置换油，并检修设备查找漏点。7月份润滑油检测数据合格，检查结果见表2。

3 应用效果

通过使用新的酸值定量分析方法，2014年因酸值异常而出现的润滑油不合格比例较使用前降低。2014年与2013年润滑油检测项目对比见表3。

虽然不合格率持平，但从不合格的单项目看，酸值不合格率低于上一年。使用定量方法前，酸值主要是以定性方式判断是否异常，特别是当其他几项合格时，只要酸值波动幅度增大，为保险起见往往定为不合格要求换油。使用定量方法后，这种情况降低。由于及时确定了酸值的换油方法，定性改为定量，除设备泄漏引起的换油外，由润滑油酸值引起的换油次数大幅减少，取得了良好的效果。表明酸值定量法是可行的。

表3 2014年与2013年对比

4 结 论

⑴酸值是具有可加性的一项性能指标，初始值可以通过加权平均值计算出来，使换油判断更准确合理；

⑵对于有酸值换油指标的，不同批号润滑油补换油时，应对新油酸值存档，酸值变化的时段是计算酸值初始值的关键；

⑶对于没有换油指标的润滑油可以通过格拉布斯法对酸值异常值进行分析。

(编辑 张向阳)

Application of Quantitive Analysis of Acid Value in Determination of Lube Oil Performances

LiangJinyi

(SINOPECWuhanCompany,Wuhan430082，China)

The acid value, which is one of 5 conventional analysis in lube oil monitoring, is very important in determination of lube oil performances and determination of oil replacement. Whereas, in practice when the acid value is used as the basis, the uncertainty of acid value often makes it impossible for operation based upon the replacement data. To solve this problem, the tests for determination of initial value of acid value of lube oil and tests for analysis of trend of abnormal acid value are conducted, and the method for quantitive analysis of acid value in routine lube oil monitoring is worked out. This has provided a good data support for judgment of lube oil performances. The quantification replaces the qualification, and the acid value monitoring has played an important role. The application of this method shows that, in the replacement of different lube oils of different batch number, the time of acid value variation is critical for the calculation of initial acid value. As for the lube oil without the replacement index, Grubbs method can be applied for the analysis of abnormal acid value. As the application of this method will greatly reduce the number of oil replacements caused by the abnormal acid value of lube oil, a good result has been achieved in application.

acid value, quantitive calculation, trend analysis, lube oil

2015-10-15；修改稿收到日期：2015-12-25。

梁劲翌，高级工程师，1991年毕业于吉林工业大学检测技术及仪器专业，现从事润滑油检测及分析。E-mail：liang872227@163.com